Результат интеллектуальной деятельности: СВАЙНЫЙ ФУНДАМЕНТ ДЛЯ ОБУСТРОЙСТВА ОПОР ВОЗДУШНОЙ ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ

Изобретение относится к области энергетики, а точнее к свайным фундаментам опор линий электропередач, устраиваемых в различных типах грунтов. Изобретение может быть использовано при строительстве и ремонте свайных фундаментов опор линий электропередач, а также в других отраслях промышленности при работе свай на горизонтальную нагрузку и при действии на сваю сил морозного пучения грунта.

Известно устройство бурозабивной сваи, содержащей цилиндрический ствол, выполненный из металла, с приваренным встык к торцу цилиндрического ствола наконечником с нанесенным на цилиндрический ствол антикоррозионным покрытием (патент RU №123795, МПК E02D 5/22).

Известно устройство свай с повышенной надежностью от воздействия морозного пучения грунта на сваю, содержащее монолитный железобетонный ствол, бетонируемый в скважине, с металлической обоймой в зоне влияния морозного пучения грунта, сечение которой меньше сечения скважины. Обойма имеет противопучинистое покрытие наружной поверхности. Отличительные особенности предлагаемой сваи состоят в том, что обойма закреплена к арматуре сваи и используется для закрепления различных конструкций металлических или железобетонных опор (варианты), а пространство между обоймой и стенками скважины заполнено гидрофобным грунтом (патент RU №118324, МПК E02D 5/60).

Недостатком вышеуказанных устройств является недостаточная несущая способность свай на восприятие горизонтальных нагрузок, отсутствие возможности исключить воздействие сил морозного пучения.

Известно устройство сваи забивной, состоящей из ствола с продольным отверстием в нем, заостренного наконечника, устройства увеличения несущей способности сваи. На нижней части ствола имеется углубление с цилиндрической поверхностью, эластичная оболочка со средствами закрепления ее верхнего и нижнего концов, охватывающая цилиндрическую поверхность углубления; полость между эластичной оболочкой и цилиндрической поверхностью углубления, раздвижной в радиальном направлении защитный кожух со средствами его закрепления на стволе, охватывающий эластичную оболочку; в стволе имеется радиальное отверстие, соединяющее продольное отверстие с упомянутой полостью, преобразуемой в опорный пояс после погружения сваи на заданную глубину заполнения полости затвердевающим раствором через отверстия в стволе и затвердевания раствора (патент RU №85171, МПК E02D 5/48).

Однако изготовление такой конструкции сваи требует больших трудозатрат на изготовление и, как следствие, увеличение времени производства работ.

Известно устройство сваи забивной, состоящей из ствола со сквозным продольным отверстием, заостренного наконечника, устройства увеличения несущей способности сваи, расположенного между стволом и наконечником в виде присоединенной к ним вставки с продольным отверстием, имеющей эластичную оболочку со средствами закрепления ее верхнего и нижнего концов, охватывающую цилиндрическую поверхность вставки. Устройство имеет полость между эластичной оболочкой и цилиндрической поверхностью вставки, раздвижной в радиальном направлении защитный кожух со средствами его закрепления на стволе, охватывающий эластичную оболочку. В стволе имеется радиальное отверстие, соединяющее продольное отверстие с полостью, преобразуемой в опорный пояс после погружения сваи на заданную глубину, заполнения полости затвердевающим раствором через отверстия в стволе и затвердевания раствора. Ствол сваи может быть призматическим или цилиндрическим, а наконечник - коническим, пирамидальным или клиновым. Свая имеет высокую несущую способность при уменьшенной силе погружения в грунт (патент RU №2386749, МПК E02D 5/48).

Однако данная конструкция сваи имеет невысокую несущую способность при воздействии горизонтальных сил на сваю, при действии ветровых нагрузок на опору и провода.

Наиболее близкой к заявляемой конструкции сваи по технической сущности и достигаемому результату является устройство сваи при возведении фундаментов, воспринимающих значительные вертикальные и горизонтальные нагрузки. Свая включает объединенные вертикальный и наклонные стволы, имеющие арматурные каркасы, которые повышают устойчивость вертикальных свай за счет подкосов и анкеров из буроинъекционных свай (патент RU №2303103, МПК E02D 5/46).

Недостатком данного изобретения является сложность и трудоемкость выполнения данного устройства, отсутствие возможности исключить воздействие сил морозного пучения, а также высокая стоимость производства работ.

Задачей изобретения является разработка устройства сваи для обустройства опор, устанавливаемой в обсадную трубу.

Технический результат заключается в повышении надежности несущей способности сваи на горизонтальные нагрузки, уменьшении трудоемкости и стоимости производства работ, увеличении надежности от воздействия сил морозного пучения грунта на сваю.

Поставленная задача решается тем, что свайный фундамент для обустройства опор воздушной линии электропередачи содержит обсадную трубу и размещенную в ней сваю, включающую ствол и пяту, закрепленную в нижней части ствола, при этом свая содержит жесткие элементы, которые установлены на стволе по направлению действия горизонтальных сил на сваю от воздействия нагрузок от проводов воздушной линии, служащие для передачи горизонтальных усилий от сваи на обсадную трубу и расположенные на стволе с шагом не менее длины жесткого элемента.

Фундамент дополнительно содержит отсечной экран, расположенный на свае от ее верхней части до уровня сезонного промерзания - оттаивания грунтов, который может быть выполнен из полиэтиленовой пленки или листового пластика или металлического оцинкованного листа.

Жесткие элементы (ребра жесткости) имеют плоскую, или квадратную, или треугольную, или круглую форму. Длина конструктивных элементов может быть 5-15 см, ширина 0,5-2 см, высота 2-10 см. Жесткие элементы расположены с противоположных сторон сваи в одной плоскости.

Ствол сваи выполнен из бетона, или стали, или из железобетона. Пята сваи имеет коническую, или округлую, или плоскую форму и закреплена с помощью сварки или отлита единой монолитной конструкцией.

Свая может быть прямоугольного или круглого сечения.

Изобретение поясняется чертежом, на котором показана схема свайного фундамента с обсадной трубой и жесткими элементами.

Позициями на чертеже обозначены: 1 - свая, 2 - ствол сваи, 3 - пята сваи, 4 - обсадная труба, 5 - заполнитель, 6 - отсечной экран, 7 - жесткие элементы.

Свая 1 включает ствол 2 и пяту 3. Ствол сваи 1 может быть выполнен из бетона класса B10-B40, из металлопроката с маркой стали 17Г1С, 17Г1С-У, Ст2кп, Ст2пс, Ст2сп, Ст3кп, Ст3пс, Ст3сп, Ст3пс3, Ст3сп3, Ст3пс4, Ст3сп40, 9Г2С, классом прочности К34-К60, или из железобетона длиной L1, например, 6-20 м, цилиндрической формы, диаметром d1, например, 15-150 см или прямоугольной формы со сторонами S1, например, 10-100 см и S2, например, 10-100 см. Ствол сваи 2 служит для восприятия вертикальных, горизонтальных и других нагрузок. В нижней части ствола сваи 2 может крепиться пята сваи 3, которая может иметь коническую, округлую или плоскую формы и монтироваться к стволу 2 с помощью сварки или отливаться единой монолитной конструкцией в случае устройства бетонных и железобетонных свай. В верхней части ствола 2 длиной от 1 м до L1/2 м может крепиться отсечной экран 6 и жесткие элементы 7. Отсечной экран 6 может выполняться из полиэтиленовой пленки, листового пластика или металлического оцинкованного листа. Отсечной экран 6 устанавливается вплотную к стволу 2 и крепится к нему с помощью хомутов до или в процессе забивки сваи 1. Отсечной экран 6 служит для отсечения сваи от материала заполнения с целью увеличения надежности от воздействия сил морозного пучения грунта на сваю 1. Жесткие элементы 7 ствола 2 выполняются из металлических пластин с маркой стали 09Г2С, 10Г2, 15ГС, 16ГС, 17ГС длиной L3, например, 1-50 см, шириной S3, например, 1-20 см и толщиной Н3, например, 0,1-5 см. Жесткие элементы 7 могут быть плоской, квадратной, треугольной, круглой или другой непроизвольной геометрической формы. Жесткие элементы 7 устанавливаются по направлению действия горизонтальных сил на сваю 1 и крепятся к стволу 2 с помощью сварки с шагом, равным не менее L3. Жесткие элементы 7 служат для передачи горизонтальных усилий от сваи на обсадную трубу 4. Ствол сваи 2 устанавливается в обсадную трубу 4. Обсадная труба 4 выполняется из трубного металлопроката с маркой стали 17Г1С, 17Г1С-У, Ст2кп, Ст2пс, Ст2сп, Ст3кп, Ст3пс, Ст3сп, Ст3пс3, Ст3сп3, Ст3пс4, Ст3сп40, 9Г2С, классом прочности К34-К60, длиной L2, например, 1-10 м, диаметром d2, например, 20-200 см. Обсадная труба 4 служит для восприятия горизонтальных нагрузок от сваи 1 и передачи их на окружающий ее грунт с большей рабочей площадью. Заполнителем 5 пространства между сваей 1 и обсадной трубой 4 служит цементно-песчаный раствор марки М100-М350 или бетон класса В10-В40 или сыпучим инертным непучинистым материалом.

Свайный фундамент обустраивается следующим образом.

Выполняется погружение обсадной трубы 4 в грунт методом забивки с последующим выбуриванием грунта внутри обсадной трубы на глубину погружения обсадной трубы. После выбуривания грунта выполняется забивка сваи 1 до проектных отметок и выполняется засыпка заполнителем 5 - грунтом или заливка цементно-песчаным раствором (бетоном) полостей между сваей 1 и обсадной трубой 4. При использовании жестких элементов 7 для передачи усилий от сваи 1 на обсадную трубу 4 перед забивкой сваи 1 выполняется монтаж жестких элементов 7 на сваю 1 с последующей забивкой сваи 1 и засыпкой полостей между сваей 1 и обсадной трубой 4.

При устройстве бурозабивных свай выполняется бурение лидерной скважины сваи, после чего выполняется погружение обсадной трубы в грунт методом забивки с последующим выбуриванием грунта внутри обсадной трубы на глубину погружения обсадной трубы. После выбуривания грунта выполняется забивка сваи в лидерную скважину до проектных отметок и выполняется засыпка грунтом или заливка цементно-песчаным раствором (бетоном) полостей между сваей и обсадной трубой. При использовании жестких элементов для передачи усилий от сваи на обсадную трубу перед забивкой сваи выполняется монтаж жестких элементов на сваю с последующей забивкой сваи и засыпкой полостей между сваей и обсадной трубой.